Чтобы лучше оценить, насколько глобальное потепление затронет сибиряков – нужно исследовать развитие микроорганизмов в Антарктиде. К такому необычному выводу пришли в лаборатории экофизиологии биогеоценозов криолитозоны красноярского Института леса. Светлана Евграфова, кандидат биологических наук, cтарший научный сотрудник лаборатории, изучает, что сейчас происходит с мерзлотой, пытается по возможности спрогнозировать, как будут вести себя и развиваться экосистемы при дальнейшем повышении температуры? Для этого сотрудники международной лаборатории, созданной на правительственный мегагрант в 2013 году, исследуют выделения парниковых газов – углекислоты СО2 и метана СН4, отбирать пробы приходится буквально на другом конце света, или на обратной стороне планеты – в Антарктике.
Антарктида позволяет упростить модель развития экосистемы Сибири при потеплении
- Светлана Юрьевна, как далеко от полюсов вы работали?
Светлана Евграфова:
- В Северном полушарии я была на 80 параллели, возле островов Северная Земля, но большей частью работала в дельте реки Лены, это широта 72 градуса, на острове Самойлова. А вот в Южном была возле материка Антарктида, когда наши экспедиции развозили на судне по полярным станциям, а работала примерно на 62 параллели, на острове Кинг Джордж, или в русской географической традиции – Ватерлоо.
На острове Самойлова в дельте Лены после беседы с премьер-министром Владимиром Путиным была построена полярная станция с комфортными бытовыми условиями. Фото КНЦ СО РАН
- Почему Антарктида так важна для Сибири?
Светлана Евграфова:
- Я занимаюсь микробиологией цикла метана и вообще мерзлотных экосистем. И если рассматривать наши северные экосистемы, то они уже очень сложные – там много растительности, много органического вещества. И разобрать эту систему на компоненты очень сложно. В Антарктиде же «пионерные» сообщества, они только начинают формироваться, и поэтому там очень мало компонентов, и эти циклы гораздо легче изучать. И второе, поскольку мои исследования на севере всегда были на островах, в маритимных экосистемах, подверженных воздействию соляных аэрозолей – то мы и в Антарктиде подобрали похожую, остров Кинг Джордж довольно тёплый, с мягким климатом [средняя температура воздуха зимой, в июле -6,5°C. Правда и летом, в январе, там всего лишь +1,5°C – прим.ред.], и там формируется схожее сообщество. Для сравнения и прогнозов потепления это очень полезно и важно.
Карта острова Кинг Джордж/Ватерлоо/25 Де Майо с полярными станциями, в 120 км от материка Антарктида
- Многие скептики считают глобальное потепление сказкой, выдумкой ради освоения бюджетов или запугивания людей. Вы к какому лагерю принадлежите?
Светлана Евграфова:
- Ну что вы, история потепления климата – это не сказка. На планете работают циклы потепления и похолодания, и наша Земля была неоднократно и под тотальным ледяным панцирем, и разогревалась до более высоких температур, чем сейчас, всё циклично. И мы сейчас находимся на пике потепления. И естественное глобальное потепление, как утверждают некоторые учёные, усугубляется антропогенной деятельностью. Насколько усугубляется – вот тут нужно смотреть и считать. [По некоторым данным, выбросы парниковых газов от мирового автопарка уже в сто раз превышают такие же выбросы от вулканической деятельности – прим.ред.]
У динозавров было меньше углекислоты и метана
- Если изменения климата на планете цикличны, то значит скоро и потепление пойдёт на спад, сменится глобальным похолоданием?
Светлана Евграфова:
- Пойдёт, конечно. Лет так тысячи через три. Правда, межправительственная организация APCC ещё в марте 2002 года заявила, что мы прошли точку невозврата, и глобальное потепление идёт сейчас по самому жёсткому сценарию. И даже если мы остановим сейчас всю антропогенную деятельность, оно всё равно будет развиваться и дальше.
- Но ведь при динозаврах было жарче, чем сейчас – и ничего, планета выжила.
Светлана Евграфова:
- У нас сейчас максимальная концентрация СО2 в атмосфере, больше, чем была при динозаврах. Плюс ситуация с метаном очень сложная – если содержание углекислоты в ту эпоху мы можем узнать по вмёрзшим в ледяных антарктических кернах пузырькам воздуха, то метан так долго практически не сохраняется, потому что микроорганизмы постоянно его уничтожают, перерабатывают в углерод и воду. Судить о содержании метана в эпоху динозавров сложно, но есть гипотеза, что оно было ниже сегодняшнего. И есть данные, что с середины прошлого столетия содержание метана в атмосфере стало резко возрастать. Это прежде всего животноводство, добыча полезных ископаемых и так далее. И сейчас нужно изучить, как в первую очередь микроорганизмы будут изменяться, какие механизмы адаптации они применят, какие ферменты включат в работу.
Светлана Евграфова открывает холодильник с образцами почвенных проб из Антарктиды, они хранятся в холодильниках, приобретённых на средства правительственного мегагранта на обустройство лаборатории
Я могу показать наши замёрзшие образцы почвы из Антарктиды и Арктики. Они хранятся в обычных холодильниках, и по мере необходимости мы их достаём и изучаем. [Достаёт коробку от каких-то корейских сладостей, не продающихся в России.]
Застрять в ледниках Антарктиде без продуктов – будни учёного при глобальном потеплении
- А почему в такой импортной коробке? Случайность?
Светлана Евграфова:
- На острове Кинг Джордж/Ватерлоо есть полоска незамерзающей земли, на ней расположены аж 10 полярных станций, это самая плотно заселённая часть Антарктики. Мы там живём очень дружно, поскольку суда снабжения приходят очень редко, в том числе и с провиантом. В прошлом году через два месяца командировки корабль за нами не пришёл, и провиант не привёз. И все полярники остались сверх назначенной командировки, мы провели там в общей сложности пять месяцев. И вынуждены были обмениваться с коллегами из других стран в том числе и продуктами.
Вот такие смёрзшиеся брикеты из Антарктики помогут понять развитие глобального потепления в Сибири. (Коробка из-под сладостей от корейских коллег с образцами стоит справа от Светланы Евграфовой)
Интересно, что там есть частный аэродром, он обслуживается чилийцами, туда прилетают самолёты с туристами. Но, как правило, туристы выкупают самолёт полностью, и даже если он полупустой, они никого и ничего не хотят брать на борт! Поэтому даже за большие деньги вывезти антарктическую экспедицию просто нереально. Мы и туда летели – ждали десять дней в Пунта-Аренасе, в Чили. Причём нам говорят с вечера: «Вы завтра в семь утра летите!», мы подрываемся, собираем все вещи – у каждого три огромных ящика с приборами, инструментами, тёплыми вещами, бежим с ними затемно в аэропорт. А там: «А вы не летите!», и мы снова в гостиницу. Но там хотя бы тепло, и есть где и что поесть…
Единственное, что когда мы летали четыре года назад, там была революция [беспорядки в Чили в октябре 2019-начале 2020 годов – прим.ред.], были битые витрины, мусор не убран, и вот в девять вечера мы компанией пошли в кафе, вдруг чувствуем – что-то не то. Оказывается за пять минут до нас там разогнали демонстрацию, так что нахватались мы слезоточивого газа.
Северный Ледовитый океан не будет держать корабли из-за вскипания метана?
Светлана Евграфова:
- Но вернёмся к газу метану – в Антарктиде почвы как таковой нет, есть почвоподобная субстанция. Мы ходили по непокрытой ледниками части острова с переносным газоанализатором – изучали выделение метана. В том числе и в наших дождевальных экспериментах мы наблюдали – будет ли повышенное и насколько выделение метана, если к предпочвенному субстрату добавить осадки. Там, как и у нас на Севере, увлажнение экосистемы растапливает вечную мерзлоту и уменьшает выделение кислорода растениями, увеличивая выделение парниковых газов.
- Сейчас пишут, что вот-вот начнётся выделение метана в Северном Ледовитом океане, он буквально закипит, покроется пузырями газа…
Светлана Евграфова:
- Оно уже идёт. На Севере метан содержится в так называемом состоянии газогидратов, или клатратов. Стабилизированный газогидрат – соединение метана с водой, формируется при низких температурах и очень высоком давлении. И как только у нас моря начнут теплеть, то эти газогидраты будут дестабилизироваться, а один их грамм расширяется в 180 раз! – кубик льда со стороной в 1 сантиметр превращается в стакан вспенённой жидкости. И страшно это прежде всего тем, что метан плохо растворяется в воде, вода в полярных морях станет менее вязкой. То есть она не будет держать на поверхности те же самые корабли. И сейчас вот экспедиция Семилетова [Игорь Петрович Семилетов, профессор Томского политехнического университета, член-корреспондент РАН – прим.ред.] ищет высачивания метана на нашем Севере, недавно была его статья, где говорится, что они нашли в наших северных морях уже около ста таких высачиваний, фонтанов. [см., например, статью «Метан Арктики ускорит глобальное потепление, разрушит озоновый слой»]
Сохранить климат помогут бизоны - они превратят тундру в прерии
- С морями уже страшно... А что с сушей, например, Норильском? Там тоже будут высачивания газогидратов?
Светлана Евграфова:
- Нет, там газогидратов нет, они только в районе Байкала встречаются. На Таймыре будет таять мерзлота, а она же держит форму всей местности. При растеплении будет превращаться в грязь, в «кашу», и всё, что не стоит на скальных основаниях – получает риск повреждения.
Кстати, очень интересен эксперимент эколога Сергея Зимова, он пытается остановить разрушение мерзлоты, выращивая в тундре степь, прерии с копытными животными. По его гипотезе, это позволит укрепить вечную мерзлоту и резко повысить производительность экосистемы, увеличить количество растений, копытных и хищников. К сожалению, я там не была, но у него очень интересная концепция – когда на севере жили мамонты, шерстистые носороги и другая мегафауна, то они не давали развиваться мхам и лишайникам, поддерживали не тундру, а прерии. А после исчезновения мамонтов мхи и лишайники стали угнетать растения и не давать им развиваться. И вот сейчас Зимов убирает все эти мхи-лишайники, и собирается засеивать травами и злаками для копытных. Масштабный и необычный эксперимент, мне очень интересно посмотреть, что будет дальше! [см. сайт проекта Плейстоценовый парк]
Там меняется микробное сообщество! Метан ведь начинает выделяться в анаэробных условиях, когда не хватает воздуха, например при заболачивании тундры. А если заболачивания не будет, то и метан не будет образовываться в геологически значимых количествах.
Спасители вечной мерзлоты и климата - степные бизоны прекрасно размножаются в Плейстоценовом парке в Якутии за Полярным кругом. Фото Плейстоценовый парк
Цветы ведут экспансию в Антарктиде
- А в чём разница и сходство в обороте метана и углекислого газа на Крайнем Севере и в Антарктиде?
Светлана Евграфова:
- На Севере больше микроорганизмов которые перерабатывают органику, останки растений, мхов, лишайников, животных и насекомых. А вот в Антарктиде больше метаногенных организмов, которые берут СО2 непосредственно из воздуха, и его превращают в метан. Это организмы-приспособленцы, они очень старые, они первыми начинали круговорот жизни. Но сейчас повсюду их оттеснили другие микроорганизмы, а вот в Антарктиде им хорошо! Но они не формируют, например почву – этим занимаются животные, те же пингвины, растения, которые там начинают расти, и уже их органические останки преобразуют привычные нам микроорганизмы. На острове Кинг Джордж всего два вида растений живут. Один из них, Колобантус я так и не видела, а вот Дешампсия Антарктика даже за четыре года, что я там бываю – прямо таки захватывает территорию! Если 4 года назад она встречалась только изредка, то теперь растёт даже на российской полярной станции Беллинсгаузен.
Научная справка
Дешампсия Антарктика (лат. Deschampsia antarctica), называемая также антарктическая волосяная трава, луговик антарктический, щучка антарктическая – вид травянистых растений из рода луговик семейства злаки, или мятликовые. За последние годы из-за потепления климата его ареал в Антарктике увеличился в 25 раз! Высота растения от 3 до 20 см. Соцветие – метёлка.
Дешампсия АнтарктикаФото (c) James Steamer – некоторые права защищены (CC BY-NC)
Колобантус кито, или колобант кито (лат. Colobanthus quitensis), называемы также колобантус толстолистный – вид травянистых растений из рода Колобантус, или Колобант семейства гвоздичные. Из-за потепления ареал за последние десятилетия увеличилась в пять раз. Колобантус кито имеет подушкообразную форму и похож на мох, высота растений 1,5-5 см, цветки белой или желтоватой окраски.
Например, на острове Сигню из состава Южных Оркнейских островов, по сообщению газеты Гардиан, с 2009 года растения распространились больше, чем за предыдущие 50 лет. Это совпало с быстрым повышением температуры воздуха и сокращением численности морских котиков, которые обычно вытаптывают эти растения. При этом лето на острове стало теплее всего лишь на 0,27 градуса Цельсия.
Колобантус кито. Фото (c) Liam Quinn – некоторые права защищены (CC BY-SA)
Погубит ли сибиряков глобальное потепление?
- Давайте подведём итог – глобальное потепление нам, сибирякам, во вред или на пользу?
Светлана Евграфова:
- С глобальной точки зрения оно принесёт много проблем – и с выращиванием продовольствия, и с миграциями, где-то с нехваткой воды. Но у нас в Сибири глобальных катаклизмов в ближайшее время не будет, по крайней мере в относительно населённых районах. Скорее у нас климат улучшится. Но это лучше к климатологам. Ну и не забываем, что человек часть природы, а природа, даже не обладая разумом, до сих пор успешно приспосабливалась ко всем изменениям климата. Так что планета, в любом случае – выживет!
Записал Сергей Митрухин. Фото Сергей Митрухин, если не оговорено иное. Фото на заставке Р. Микутты – Арьямасская Кустарниково-моховая тундра на АТймыре, к западу от Хатанги, Институт Леса им. В.Н. Сукачёва КНЦ СО РАН
